Консенсус

Представьте аудиторию на триста человек, и каждый держит копию одной тетради. Кто-то вписывает новые записи. Через минуту в десятке тетрадей появляется фраза, которой нет в остальных. Как понять, чья версия правильная, если нет учителя с красной ручкой? Это ровно та задача, которую решает консенсус в блокчейне — и без него вся конструкция рассыпается за пять минут.

Зачем вообще договариваться

В обычном банке балансы хранит сервер компании. Если он говорит, что на вашем счету ноль — спорить трудно. В Биткоине и Эфириуме такого сервера нет: реестр лежит у тысяч участников, и каждый может проверить любую транзакцию с момента запуска сети. Проблема в том, что транзакции приходят одновременно со всего мира, а между узлами есть задержки связи. Кто-то обязательно получит их в другом порядке.

Без правила, определяющего победителя, появились бы две «правильные» версии истории, и через час их было бы уже пять. Консенсус — это и есть такое правило. Он не обещает идеальной мгновенной правды, а даёт процедуру, после которой почти все узлы сходятся на одном варианте блока.

Proof-of-Work: тяжёлая работа

Биткоин пошёл по пути «кто больше поработал, тот и прав». Майнеры считают хеш заголовка блока, перебирая миллиарды комбинаций, пока не найдут число ниже сетевого порога. Кто первый — добавляет блок, остальные проверяют за доли секунды: вычислить хеш легко, а подобрать — дорого. Эта затрата электричества и есть залог честности: подделать альтернативную цепь обойдётся дороже, чем её длина.

Порог сложности пересматривается каждые 2016 блоков — около двух недель. Когда в сеть добавляется хешрейт, блоки начинают выходить быстрее десяти минут, и сложность растёт. Это и есть знаменитый механизм, привязанный к халвингу: вознаграждение за блок halves раз в четыре года, а сложность подстраивается под общий объём вычислений.

Proof-of-Stake: ставки вместо лопат

Эфириум в сентябре 2022 года перешёл с Proof-of-Work на Proof-of-Stake. Вместо электричества валидаторы вносят замороженные эфиры — на старте перехода это был минимум 32 ETH — и шанс предложить блок пропорционален доле ставки. Злобный валидатор рискует не наградой, а депозитом: за двойную подпись или простой часть ставки «режут» — так называемое слэшинг-наказание. Расход энергии при этом упал примерно в тысячу раз.

Меньше шума, меньше счетов за электричество, но иная нагрузка: в Proof-of-Stake решение принимает тот, у кого больше средств, а не больше вычислительной мощности. Это меняет географию власти в сети — и не все считают такой компромисс удачным.

Что бывает, когда сходятся два блока

Иногда два майнера находят хеш почти одновременно, и цепь временно раздваивается. Узлы берут ту ветку, в которую вложено больше суммарной работы — «длиннейшую цепь». Блок из короткой ветки отбрасывается, его транзакции возвращаются в очередь. Поэтому exchanges обычно ждут 6 подтверждений (шесть следующих блоков), прежде чем зачислить депозит: после такой глубины вероятность того, что ветка отвалится, практически нулевая.

Коротко

• Консенсус — правило, по которому тысячи узлов без начальника сходятся на одной версии реестра.
• Proof-of-Work: побеждает тот, кто потратил больше вычислений. Честно, но жрёт электричество.
• Proof-of-Stake: побеждает тот, у кого больше замороженной ставки. Бережливее, но власть концентрируется в руках крупных держателей.
• Раздвоение цепи — не авария, а норма; её лечат «длиннейшей цепью» и ожиданием нескольких подтверждений.
• Без консенсуса блокчейн превращается в десяток противоречивых копий — и никто не верит ни одной.